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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechsel einer Walzenkonfiguration in einem Walzgerüst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Walzenanordnung als Austauschsatz zur Durchführung des Verfahrens.
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Für das Walzen von metallenen Flachprodukten kommt insbesondere der Banddickenreduzierung eine zentrale Bedeutung zu. Die hierfür erforderlichen Umformmaschinen werden als Horizontalwalzgerüste bzw. Walzgerüste bezeichnet. Walzgerüste kommen beim Warmwalzen von Brammen zu Warmbändern und zum Kaltwalzen von Kaltbändern zum Einsatz. Dabei finden verschiedene Walzgerüste Anwendung, die sich hinsichtlich der Dimensionierung, der Walzenanzahl und Walzenanordnung sowie hinsichtlich der Ausrüstung mit technischen Stellsystemen sowie hinsichtlich der Walzenkühlung und Walzenschmierung unterscheiden.
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Üblicherweise werden Gerüstbauarten nach Anzahl und Anordnung der Walzen unterschieden. Die wohl am häufigsten verwendete Gerüstbauart sind sogenannte Vierwalzengerüste (Quarto, 4-high-mill), die zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen aufweisen. Sechswalzengerüste (Sexto, 6-high-mill) werden häufig für das Kaltwalzen von hochfesten Stählen mit besonders hohen Qualitätsanforderungen gewählt. Diese umfassen zusätzliche Zwischenwalzen und evtl. zugehörige Stützeinrichtungen. Ebenfalls verbreitet sind 18-Rollengerüste und 20-Rollengerüste (Mehrwalzengerüste, beispielsweise 18-high-mill), die Arbeitswalzen mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern aufweisen. Diese kommen für das Kaltwalzen von hochfesten Stählen in Betracht.
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Ein Walzgerüst umfasst normalerweise ein Arbeitswalzenpaar mit zugehörigen Arbeitswalzen-Einbaustücken, Blöcke zum Führen der Arbeitswalzen-Einbaustücke mit Arbeitswalzenbiegung und -verschiebung, ein Stützwalzenpaar mit zugehörigen Stützwalzen-Einbaustücken, ein Anstell- und Einstellsystem zum Einstellen/Justieren des Walzspalts, d. h. des Spalts zwischen oberer und unterer Arbeitswalze, Kraftmesseinrichtungen zur Walzkraftmessung, Walzenständer, Antriebssysteme, eine Arbeitswalzenkühlung und -schmierung sowie Einrichtungen zum Führen des Walzgutes.
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Für das Walzen von Stählen mit speziellen Legierungen und hochfesten Güten ist die Verwendung kleiner Arbeitswalzendurchmesser erforderlich, um die für das Metallband geforderte Enddicke zu erreichen. Mehrwalzengerüste weisen entsprechende Arbeitswalzen mit kleinen Durchmessern auf, diese sind jedoch hinsichtlich der zulässigen Eingangsdicke des Walzgutes beschränkt. Da solche Flachprodukte meist nur einen verhältnismäßig geringen Teil der üblichen Produktion einer Walzstraße ausmachen, finden vielfach nur Vierwalzengerüste oder Sechswalzengerüste Anwendung, die bedarfsweise umgerüstet werden. Die Umrüstung ist aufwendig.
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Ein typisches Walzgerüst in Form eines Mehrwalzengerüsts zum Walzen eines Metallbandes ist beispielsweise aus der
WO 2004/052568 bekannt.
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Aus der
EP 2 451 592 B1 ist ein 4-high/6-high/18-HS Walzgerüst bekannt, mit welchem unterschiedliche Betriebsarten und Walzendurchmesser in einem Walzgerüst bei Minimierung der Umrüstzeiten gewalzt werden können. Dabei ist vorgesehen, dass die Arbeitswalzensätze des 4-high/6-high Gerüsts gegen Zwischenwalzensätze inklusive seitlicher Stützrollen und die Arbeitswalzen des 18- HS Gerüsts in Kassettenbauweise ausgetauscht werden. Ein solcher Umbau von einer 4-high oder einer 6-high Konfiguration auf ein Mehrollenwalzgerüst ist verhältnismäßig aufwendig. Trotz der Kassettenbauweise, die grundsätzlich die Umrüstzeiten minimiert, ist es erforderlich, die Antriebsstränge, die Biege- und Verschiebesysteme und dergleichen umzurüsten. Beim Ändern der Walzenkonfiguration müssen zunächst die Zwischenwalzensätze eingebracht werden, anschließend müssen die neuen Arbeitswalzen mit kleinerem Durchmesser eingebracht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Wechsel der Walzenkonfiguration bereitzustellen, die es ermöglichen, ein Walzgerüst von Arbeitswalzen mit einem großen Durchmesser auf Arbeitswalzen mit einem kleineren Durchmesser mit kleinstmöglichem Umrüstaufwand umzubauen.
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Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sowie mit den Merkmalen der Walzenanordnung gemäß Anspruch 7.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Wechsel einer Walzenkonfiguration in einem Walzgerüst vorzugsweise in einem Walzgerüst bereitgestellt, bei welchem wenigstens eine Arbeitswalze des Walzgerüsts durch eine Walzenanordnung als Austauschsatz ersetzt wird, wobei der Austauschsatz wenigstens drei Austauschwalzen umfasst, die in einer gemeinsamen Kassette gelagert sind, deren Außengeometrie zumindest teilweise derjenigen der Einbaustücke der zu tauschenden Arbeitswalze im Wesentlichen entspricht. Dadurch ist es möglich, die Kassette ohne weitere Umbaumaßnahmen in die Walzenständer des umzurüstenden Walzgerüstes einzubauen.
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Unter einer Kassette im Sinne der Erfindung ist eine Baueinheit für das gleichzeitige Lagern mehrerer Walzen oder Rollen zu verstehen.
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Die Kassette gemäß der Erfindung umfasst zwei Lagergehäuse für die Walzen des Austauschsatzes und die etwa erforderlichen Stützrollen und/oder Stützlager. Die Außengeometrie der Lagergehäuse entspricht weitestgehend oder vollständig derjenigen der auszubauenden Arbeitswalzen-Einbaustücke, sodass der Konfigurationswechsel wie ein Arbeitswalzenwechsel innerhalb weniger Minuten erfolgen kann.
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Unter einem Arbeitswalzen-Einbaustück wird im Allgemeinen ein Lagergehäuse für eine Arbeitswalze verstanden, das mit einem Walzgerüst kompatibel ist.
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Vorzugsweise sind genau drei Walzen eines Austauschsatzes und zusätzlich etwa erforderliche Stützrollen und/oder Stützlager gemeinsam in einer einzigen Kassette gelagert.
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Vorzugsweise wird der Konfigurationswechsel an einem 4-high oder an einem 6-high Walzgerüst durchgeführt. Der Austausch der Arbeitswalze kann mit einem Austauschsatz durchgeführt werden, der eine Arbeitswalze umfasst, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der jeweils auszutauschenden Arbeitswalze ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann der zuvor beschriebene Konfigurationswechsel auch an einem Duo-Gerüst (2-high) vorgenommen werden, sodass dieses dann in ein Mehrwalzengerüst umgerüstet werden kann.
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Vorzugsweise werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung alle Arbeitswalzen ausgetauscht, obwohl im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen sein kann, nur eine Arbeitswalze durch eine entsprechende Kassette auszutauschen.
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Bei einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Summe der Walzendurchmesser aller Austauschwalzen eines Austauschsatzes dem maximalen oder minimalen Durchmesser der jeweils auszutauschenden Arbeitswalze entspricht.
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Zweckmäßigerweise umfasst der Austauschsatz wenigstens eine erste und eine zweite Zusatzwalze, wobei vorzugsweise die erste Zusatzwalze einen größeren Durchmesser als die Arbeitswalze des Austauschsatzes und vorzugsweise die zweite Zusatzwalze einen der Arbeitswalze des Austauschsatzes entsprechenden Durchmesser aufweist.
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Die Walzenanordnung gemäß der Erfindung umfasst zweckmäßigerweise eine Arbeitswalze und eine erste und eine zweite Zusatzwalze, die in einer gemeinsamen Kassette angeordnet sind. Dabei übernehmen die Zusatzwalzen die Funktion von vertikalen Stützwalzen. Eine Dreierkonfiguration im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine Arbeitswalze und zwei Zusatzwalzen, wobei dabei etwa erforderliche Stützrollen und/oder Stützlager zur seitlichen Führung der Arbeitswalzen und/oder der Zusatzwalzen nicht berücksichtigt sind.
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Im Rahmen der Erfindung umfasst eine solche Dreierkonfiguration ebenfalls seitliche Stützrollen und/ oder Stützlager.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kassette zwei Lagergehäuse für die Arbeitswalze und die Zusatzwalzen umfasst, die jeweils eine Außengeometrie aufweisen, die derjenigen der Arbeitswalzen-Einbaustücke des Walzgerüsts im Wesentlichen entspricht.
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Die Arbeitswalze sowie die erste und zweite Zusatzwalze sind in der Einbaulage der Kassette vertikal übereinander angeordnet. Die zweite Zusatzwalze und die Arbeitswalze des Austauschsatzes können einen etwa gleichen Durchmesser aufweisen. Vorzugsweise besitzt die erste Zusatzwalze einen größeren Durchmesser als die Arbeitswalze des Austauschsatzes. Die erste Zusatzwalze kann beispielsweise die angetriebene Walze des Austauschsatzes sein.
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Wie vorstehend bereits erwähnt, kann der Austauschsatz Stützrollen und/oder Stützlager umfassen, die die Arbeitswalze und/oder die erste und die zweite Zusatzwalze seitlich abstützen.
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Zweckmäßigerweise ist die angetriebene Walze des Austauschsatzes mit einem Antriebszapfenadapter versehen. Der Antriebszapfenadapter erweitert den Durchmesser des Walzentreffers der Zusatzwalze derart, dass er in den Treffer der vorhandenen Antriebsspindel passt.
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Vorzugsweise ist die Kassette bezogen auf eine in Einbaulage horizontale Ebene symmetrisch bzw. rotationssymmetrisch um die Längsachse der angetriebenen Zusatzwalze ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Kassette bedarfsweise 180° um die Längsachse gedreht einzubauen, sodass dann beispielsweise die Position der zweiten Zusatzwalze des Austauschsatzes und der Arbeitswalze des Austauschsatzes oder die Position der ersten und der zweiten Zusatzwalze getauscht werden können. Damit ist es möglich, verschleißbedingte Nacharbeiten zeitlich zu verzögern.
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Durch den symmetrischen Aufbau der Kassetten kann auch ein Austausch von einer oberen und einer unteren Kassette in einem Gerüst untereinander erfolgen.
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Die Walzenanordnung gemäß der Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise sowohl für Einzelgerüste als auch für Walzanlagen mit mehreren Gerüsten sowohl im Einweg- als auch im Reversierbetrieb verwenden. Sowohl das Verfahren als auch die Walzenanordnung gemäß der Erfindung sind neben der Ausrüstung von Neuanlagen in besonderer Art und Weise auch für die Nachrüstung oder Ertüchtigung bestehender Walzanlagen geeignet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
- 1 A eine schematische Darstellung einer umzurüstenden 4-high oder 6-high Walzenkonfiguration gemäß Stand der Technik,
- 1 B eine schematische Darstellung der in 1 A dargestellten Walzenkonfiguration, bei der die Arbeitswalzen durch jeweils einen Austauschsatz gemäß der Erfindung ersetzt wurde,
- 2 A eine schematische Darstellung entsprechend 1 A, bei der schematisch der Antrieb der Arbeitswalze dargestellt ist,
- 2 B eine der 1 B entsprechende Darstellung, bei der schematisch der Antrieb des Austauschsatzes bzw. der Kassette dargestellt ist,
- 3 A eine schematische Darstellung einer umzurüstenden 4-high oder 6-high Walzenkonfiguration gemäß Stand der Technik, bei der die Stützwalzen bzw. Zwischenwalzen angetrieben sind,
- 3 B eine schematische Darstellung der in 3 A gezeigten Walzenkonfiguration, bei der die Arbeitswalzen der Anordnung gemäß 3 A durch einen Austauschsatz bzw. eine Kassette gemäß der Erfindung ersetzt wurde,
- 4 eine schematische Darstellung eines oberen Austauschsatzes bzw. der Kassette gemäß der Erfindung, inklusive optionaler Stützrollen,
- 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4 und
- 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 4.
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Es wird zunächst auf die 1 A und 1 B Bezug genommen. Dort ist ein Walzgerüst 1 in einer 4-high oder 6-high Konfiguration dargestellt. Die vertikalen Stützwalzen 2' der 6-high Konfiguration sind mit gestrichelten Linien angedeutet. Die nachstehenden Erläuterungen in Bezug auf die Erfindung gelten für beide möglichen Konfigurationen des Walzgerüsts 1.
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Das Walzgerüst 1 umfasst im einfachsten Fall als 4-high Konfiguration zwei vertikale Stützwalzen 2 und dazwischen zwei Arbeitswalzen 3, die jeweils in Arbeitswalzen-Einbaustücken 4 gelagert sind.
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Erfindungsgemäß werden bei einer Umrüstung des Walzgerüsts 1 zu einer Konfiguration mit einem kleineren Arbeitswalzendurchmesser die Arbeitswalzen 3 jeweils durch eine Kassette 5 umfassend eine Arbeitswalze 3` mit verhältnismäßig kleinerem Durchmesser, eine erste Zusatzwalze 6 und eine zweite Zusatzwalze 7 ersetzt. Die Kassette 5 umfasst weiterhin ein erstes Lagergehäuse 5A und ein zweites Lagergehäuse 5B die jeweils die Enden der Arbeitswalze 3` und der Zusatzwalzen 6,7 aufnehmen. Die Geometrie der Lagergehäuse entspricht im Wesentlichen jeweils der Geometrie der Arbeitswalzen-Einbaustücke 4, sodass die betreffende Arbeitswalze 3 mit den zugehörigen Arbeitswalzen-Einbaustücken 4 ohne weitere Umrüst- oder Umbaumaßnahmen ausgetauscht werden kann. Beide Arbeitswalzen 3 der Konfiguration gemäß 1 A werden jeweils durch eine Kassette 5 ersetzt. Für die Umrüstung des Walzgerüsts 1 von der Konfiguration in 1 A in die Konfiguration gemäß 1 B ist also die Bereitstellung von insgesamt zwei Kassetten 5 erforderlich.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 A und 2 B entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 A und 1 B, wobei hier vorgesehen ist, dass bei der Konfiguration ohne Austauschsatz jeweils die Arbeitswalzen 3 angetrieben sind und bei der Konfiguration mit Austauschsatz jeweils die erste Zusatzwalze 6 angetrieben ist. An dieser Stelle sei hervorgehoben, dass in allen Ausführungsbeispielen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Die Summe der Durchmesser aller vertikal angeordneter Walzen der Kassette 5 entspricht nahezu dem Durchmesser der auszutauschenden angetriebenen Arbeitswalze 3. Hinsichtlich des Aufbaus der Kassette 5 wird insbesondere auf die 4 Bezug genommen. Wie der 4 zu entnehmen ist, umfasst die Kassette 5 eine verhältnismäßig kleine Arbeitswalze 3', darüber eine vertikal mit der Arbeitswalze 3` in einer Linie angeordnete angetriebene erste Zusatzwalze 6 und eine darüber in einer Linie angeordnete zweite Zusatzwalze 7, deren Durchmesser demjenigen der Arbeitswalze 3' nahezu entspricht. Bevorzugt besitzen die Arbeitswalze 3` und die zweite Zusatzwalze 7 den gleichen Durchmesser. Die in 4 dargestellte Kassette 5 ist bezüglich der Längsmittelachse der angetriebenen ersten Zusatzwalze 6 rotationssymmetrisch ausgebildet. Jede der vertikal in einer Linie angeordneten Walzen ist seitlich jeweils durch Stützrollen 8 abgestützt.
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Der Durchmesser einer Arbeitswalze 3 bei einer 6-high Konfiguration kann beispielsweise etwa 470 bis 430 mm betragen, wohingegen der Durchmesser der Arbeitswalze 3` des Austauschsatzes beispielsweise einen Durchmesser von 140 bis 120 mm aufweisen kann. Die erste Zusatzwalze 6 kann beispielsweise einen Durchmesser von 190 bis 180 mm aufweisen, wohingegen der Durchmesser der zweiten Zusatzwalze 7 bevorzugt dem Durchmesser der Arbeitswalze 3` des Austauschsatzes entspricht. Die Stützrollen 8 können beispielsweise einen Durchmesser von etwa 120 mm aufweisen. Die mit der Walzenanordnung gemäß der Erfindung erreichbare Walzgeschwindigkeit kann im Bereich zwischen etwa 100 bis 2500 m/min, bevorzugt etwa zwischen 1000 bis 1500 m/min betragen.
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Wie dies den 2,4 und 6 zu entnehmen ist, ist bei der bevorzugten Variante der Walzenanordnung gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die erste Zusatzwalze 6 als angetriebene Walze ausgebildet ist. Hierzu ist diese, wie dies der 6 zu entnehmen ist, an einem Ende mit einem Antriebszapfenadapter 9 versehen, der den Durchmesser des Walzentreffers 10 der ersten Zusatzwalze 6 so erweitert, dass er in den nicht dargestellten walzenseitigen Treffer der Antriebspindel passt. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass der Antriebszapfen der zu tauschenden Arbeitswalze üblicherweise einen Durchmesser aufweist, der auf die zu übertragenden Antriebsmomente abgestimmt ist.
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Bei einer in den 3A und 3 B gezeigten Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwalzen 2 jeweils angetrieben sind. In diesem Fall sind die Arbeitswalzen 3 der umzurüstenden Walzenkonfiguration nicht angetrieben. Folglich ist es nicht erforderlich, die als Dreierkonfiguration in Form der Kassetten 5 vorgesehenen Austauschsätze anzutreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Walzgerüst
- 2
- Stützwalzen bei 4-high Konfiguration bzw. Zwischenwalzen bei 6-high Konfiguration
- 2`
- Stützwalzen bei 6-high Konfiguration
- 3
- Arbeitswalzen des umzurüstenden Walzgerüsts
- 3`
- Arbeitswalzen des Austauschsatzes
- 4
- Arbeitswalzen-Einbaustück
- 5
- Kassette
- 5A
- erstes Lagergehäuse
- 5B
- zweites Lagergehäuse
- 6
- erste Zusatzwalze
- 7
- zweite Zusatzwalze
- 8
- Stützrollen
- 9
- Antriebszapfenadapter
- 10
- Walzentreffer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2004/052568 [0006]
- EP 2451592 B1 [0007]
- US 2039959 B1 [0008]
- FR 284657 A1 [0008]
- US 7481089 B2 [0008]
- US 20060010951 A1 [0008]
